在《历史研究》一书的开头，汤因比就尖锐指出，以往历史研究的一大缺陷，就是把民族国家作为历史研究的一般范围，这大大限制了历史学家的眼界。事实上，欧洲没有一个民族国家能够独立地说明自身的历史问题。因此，应该把历史现象放到更大的范围内加以比较和考察，这种更大的范围就是文明。文明是具有一定时间和空间联系的某一群人，可以同时包括几个同样类型的国家。文明自身又包含政治、经济、文化三个方面，其中文化构成一个文明社会的精髓。文明具有两个特点：第一，都经历起源、生长、衰落、解体和死亡5个发展阶段。第二，文明和文明之间具有一定的历史继承性，或称“亲属关系”，就像几代人生命的延续，每一个文明或者是“母体”，或者是“子体”，或者既是母体又是子体。但这种文明之间的历史继承性并不排斥它们之间的可比性。首先，从时间上看，文明社会最多只不过三代，历史进人文明阶段也不过刚刚超过6000年，而人类历史至少已有30万年。两者相比，文明的历史长度只占整个人类历史长度的2%，因此，在哲学意义上，所有文明社会都是同时代的；其次，从价值上看，如果与原始社会相比，所有文明社会都取得了巨大成就；但如果同理想的标准相比，这些成就又都是微不足道的。因此，所有文明社会在哲学上又是等价的。从这些界定出发，汤因比把6000年的人类历史划分为21个成熟的文明：埃及、苏美尔、米诺斯、古代中国、安第斯、玛雅、赫梯、巴比伦、古代印度、希腊、伊朗、叙利亚、阿拉伯、中国、印度、朝鲜、西方、拜占廷。俄罗斯、墨西哥、育加丹。其中前6个是直接从原始社会产生的第一代文明，后15个是从第一代文明派生出来的亲属文明。另外还有5个中途夭折停滞的文明：玻里尼西亚、爱斯基摩、游牧、斯巴达和奥斯曼。

汤因比认为，要揭示文明的起源，首先要了解原始社会与文明社会的本质区别，这一本质区别就是模仿方向的不同。在原始社会，人们模仿的对象是已故的祖先，传统习惯占据统治地位，所以社会停滞不前。在文明社会，人们模仿的对象则是富有创造性的人物，传统习惯被打破，社会便处于不断的变化与生长之中。由此看来，文明起源的性质就是从静止状态到活动状态的过渡。这种过渡之所以能够实现，既不是由于种族，也不是由于地理，而是由于人类面对某种困难的挑战进行了成功的应战。对第一代文明来说，挑战主要来自自然环境，对第二、三代的亲属文明来说，挑战主要来自人为环境，也就是垂死文明的挣扎，只有克服了这种挣扎，新的文明才能诞生起来。但是，这种挑战必须适度，挑战太大，应战就不能成功；挑战太小，又不足以刺激人们起来应战。另外，文明的起源还必须具备有创造能力的少数人，他们是应战的先行者和领导者，然后大多数人加以模仿。缺少这个条件，文明也是不会出现的。文明出现后并不一定都能发展起来，有些也可能陷人停滞状态，因此，文明生长还必须具备4个条件：第一，挑战和应战的不断循环往复。第二，挑战与应战的场所逐渐从外部转向内部。第三，社会内部自决能力(对内部挑战进行应战的能力)的增强。第四，少数杰出人物的退隐与复出。总之，少数人创造，对一系列挑战进行应战；多数人模仿，使整个社会保持一致，这就是文明起源和生长的一般规律。

但是，文明的生长并不是无止境的，只要应战敌不过挑战，文明就可能在其生长的任何一点上衰落下来。文明衰落的实质主要在于少数创造者丧失了创造能力，多数模仿者撤销了模仿行为，以及作为一个整体的社会失去了统一。总之是社会自决能力的丧失。文明衰落的结果，就是社会有机体的分裂，社会分成少数统治者、内部无产者和外部无产者三部分。他们分别是原来的少数创造者，多数模仿者和文明社会周围对于文明社会充满敌意的蛮族军事集团。

随着社会的解体，旧的母体文明便开始向新的子体文明过渡，这一过渡经历了四个阶段：首先，列强纷争，战乱不已。其次，统一国家时期，特点是一个强大的势力削平群雄，建立大一统帝国，带来暂时的和平和繁荣。第三，间歇时期，特点是宗教思想产生并在社会上迅速蔓延。第四是统一教会时期，特点是一个强大的宗教组织出现，但国家却摇摇欲坠，最后蛮族军事集团冲破了原有的军事分界线，摧毁了统一国家，新的文明开始了，以统一教会为代表的新社会又具备了对挑战进行成功应战的能力。

但是，文明衰落之后，并不一定马上导致旧文明的死亡和新文明的诞生，中间很可能出现千年甚至数千年的僵化状态。比如埃及文明衰落于公元前16世纪，而其解体和死亡要到公元5世纪，中间经过了两千年。苏美尔文明和印度文明也分别僵化了1000年和800年。现代中国文明在公元9世纪唐朝灭亡后就开始了衰落和解体的过程，先是五代十国的混乱时期，接着出现宋代统一国家，但蒙古的人侵使这个过程中断，社会没有进人间歇时期，而是处于僵化状态，这种僵化状态一直持续到今天仍然没有结束。汤因比显然是想用这种文明僵化理论补充他的四阶段理论，使其能够自圆其说。

汤因比的历史理论在一定程度上反映了当代西方史学的两个趋势：一是19世纪传统的叙述型历史已转向整体型、分析型历史；二是非西欧地区的历史得到了更多的重视。在对文明起源的解释上，汤因比提出了挑战与应战的理论，这是他比斯宾格勒高明之处，也比传统的种族论和环境论大大前进了一步，因为他注意到了人和环境的相互关系，注意到了社会发展过程中主体的能动作用。但这一理论也有两个致命缺陷：一是过分强调了历史上杰出人物的作用；二是忽视了挑战应战过程中物质因素的存在。汤因比看到科学发展给人类带来的问题，注重道德的进步和人类自身的完善，有其一定的合理性。但他又走向了另一个极端：夸大了宗教在历史上的重要性。汤因比用他的文明衰落理论硬套其他文明的历史，是不符合事实的。但他在晚年承认了自己的错误，指出仅用一个西欧模式并不能说明一切问题，还应再加一个中国模式或犹太模式，并对中国的未来寄予了很大的希望。从汤因比的理论和体系中，也可以看到当代西方非理性主义思潮的影响：强调潜意识和直觉的作用。但他仍然认为人的理智和良心是高于一切的。在对西方前途的解释上，汤因比也与斯宾格勒不同，他认为西方文明虽然发展到了顶点，但还没有理由说它已走向死亡。西方将来的命运如何，取决于西方人能否面对挑战进行成功的应战，能否解决那些西方文明生存的各种问题。这种比较乐观和现实的态度，反映了第二次世界大战以后时代和西方社会所发生的巨大变化。